JP2001304778A - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存設備に関係なく容易に増設できるように
すると共に、効率的に冷熱又は温熱が蓄熱できるように
する。 【解決手段】 蓄熱側ヒートシンク２４に貯留された蓄
熱材２１に蓄熱するときには、熱搬送媒体が熱交換器４
１と熱源側ヒートシンク３２との間を循環するように切
換弁５１で循環路を切換える。そして、電子温冷素子３
１により当該熱搬送媒体と蓄熱材２１とを熱交換させ
て、当該蓄熱材２１に蓄熱する。一方、蓄熱材２１に蓄
熱した熱を利用するときには、熱搬送媒体が熱交換器４
１と蓄熱側ヒートシンク２４との間を循環するように循
環路を切換える。そして、蓄熱材２１の熱により冷却又
は加熱された熱搬送媒体を熱交換器４１で機外空気と熱
交換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長距離トラック等
の車両に搭載して好適な蓄熱空調装置に係り、特に走行
中に冷熱又は温熱を蓄熱し、この熱を用いて停車中にも
冷房又は暖房運転が行えるようにした蓄熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】今日、長距離トラック等においては、冷
暖房が可能なように空気調和機が略標準装備され、また
運転座席の後部側等に仮眠室を設けた車両が市場に提供
されている。

【０００３】かかる場合に、冷房はエンジンから駆動力
を受けて回転する圧縮機を備えた冷凍回路を運転して行
われ、また暖房はエンジンの廃熱を利用して行われてい
る。

【０００４】ところが、仮眠室で仮眠する際にはエンジ
ンを停止してしまうのが一般的で、冬場は寒く逆に夏場
は暑いために十分な仮眠を取ることが困難になる問題が
あった。

【０００５】そこで、特開平８−１９２６１９号公報等
においては、蓄熱材を備えた蓄熱装置が開示されてい
る。

【０００６】そして、走行中の冷房は冷凍回路を運転さ
せることにより行い、また暖房はエンジンの廃熱を利用
することにより行い、仮眠中のようにエンジン停止時に
おける冷暖房は、走行中に冷熱又は温熱を以下のように
して蓄熱して、その熱を熱源として利用することにより
行っている。

【０００７】即ち、当該蓄熱空調装置は、冷凍回路と連
結されると共に、蓄熱用蒸発器を備えて、冷熱の蓄熱は
冷凍回路を循環する冷媒の一部を蓄冷用蒸発器で蒸発さ
せることにより、この蓄冷用蒸発器に密接配置された蓄
熱材を冷却して行っている。

【０００８】一方、温熱の蓄熱は、蓄冷用蒸発器を介し
て機内空気が循環するように流路を形成すると共に、当
該流路中にヒータを設けて、走行中にヒータで加熱した
空気を蓄熱材と熱交換させることにより行っている。

【０００９】そして、このようにして蓄熱された冷熱又
は温熱を熱源として、仮眠中等のエンジン停止時におけ
る冷暖房を行うようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では蓄熱材に冷熱を蓄熱するために冷媒を用いるの
で、冷凍回路と配管接続を行う必要があり、簡単に蓄熱
空調装置を増設することが困難である問題があった。

【００１１】また、冷凍回路を有する空調装置は蓄熱し
た熱量を取出す装置が必要で機器の増大、高コスト等の
問題があった。

【００１２】そこで、本発明は、既存設備に関係なく容
易に増設できるようにすると共に、効率的に冷熱又は温
熱が蓄熱でき、かつ、利用できるようにした蓄熱空調装
置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明は、熱搬送媒体と機外空気と
を熱交換させる熱交換部と、該熱交換部と配管により環
状に接続されて、冷熱又は温熱のうち少なくとも一方を
蓄熱する蓄熱材を備えた蓄熱部と、該蓄熱部と並列に熱
交換部に配管接続されると共に蓄熱部と熱接触して設け
られて、蓄熱材に熱を移動させて蓄熱させる熱移送部
と、該熱移送部と蓄熱部との並列接続点位置に設けられ
て、蓄熱部に蓄熱する際には、熱搬送媒体が熱交換部と
熱移送部との間を循環するように熱搬送媒体循環路を切
換えて、該熱移送部により当該熱搬送媒体の熱を蓄熱部
に移動させ、また蓄熱部に蓄熱した熱を利用する際に
は、熱搬送媒体が熱交換部と蓄熱部との間を循環するよ
うに熱搬送媒体循環路を切換えて、蓄熱部の熱により冷
却又は加熱された熱搬送媒体が熱交換部で機外空気と熱
交換できるようにする循環路切換部とを有して、既存設
備に関係なく容易に増設できるようにすると共に、効率
的に冷熱又は温熱が蓄熱でき、かつ、利用できるように
したことを特徴とする。

【００１４】請求項２にかかる発明は、蓄熱部を熱搬送
媒体の流路が形成されたベース部及び該ベース部に複数
立設されたフィンとにより形成され、かつ、当該フィン
の付根部分に流路が設けられた蓄熱側ヒートシンクと、
フィン間に貯留されて冷熱又は温熱のうち少なくとも一
方を蓄熱する蓄熱材とにより構成して、簡単な構成で効
率的に蓄熱できるようにしたことを特徴とする。

【００１５】請求項３にかかる発明は、熱移送部を熱搬
送媒体の流路が形成された熱源側ヒートシンクと、該熱
源側ヒートシンクと蓄熱側ヒートシンクとの間に熱接触
して設けられて、蓄熱材に冷熱を蓄熱する際には、蓄熱
材の熱を蓄熱側ヒートシンクを介して吸収し、この熱を
熱源側ヒートシンクを介して熱搬送媒体に移動させ、ま
た蓄熱材に温熱を蓄熱する際には、熱搬送媒体の熱を熱
源側ヒートシンクを介して吸収し、この熱を蓄熱側ヒー
トシンクを介して蓄熱材に移動させる電子温冷素子とに
より構成して、簡単な構成で効率的に蓄熱でき、かつ、
その熱が利用できるようにしたことを特徴とする。

【００１６】請求項４にかかる発明は、熱交換部を送風
機と熱搬送媒体が循環する熱交換器とにより構成して、
少なくとも車内等の利用空間を空調する際には、送風機
が当該利用空間の空気を熱交換器に送風して熱搬送媒体
と利用空間の空気とを熱交換して、車両等がエンジンを
停止しているときでも冷暖房が行えるようにしたことを
特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。図１は、本発明にかかる蓄熱装置２の概略
構成を示す図であり、図２はその回路図である。

【００１８】当該蓄熱装置２は、断熱材１１が内設され
た断熱ケース１０、該断熱ケース１０内に収納された蓄
熱材２１を備える蓄熱部２０、該蓄熱部２０と熱接触し
て設けられて、前記蓄熱材２１に熱を移動させて蓄熱さ
せるペルチェ素子等からなる電子温冷素子３１を備えた
熱移送部３０、蓄熱部２０に蓄熱した熱を取出し、又は
当該蓄熱部２０に蓄熱するために車内空気等と熱搬送媒
体とを熱交換させる熱交換器４１を備えた熱交換部４
０、熱搬送媒体が循環する循環路を切換える切換弁５１
を備えた循環路切換部５０等を有している。

【００１９】そして、熱交換部４０に対して蓄冷部と熱
移送部とが並列になるように配管３により接続されてい
る。

【００２０】断熱ケース１０には断熱性の断熱蓋１２が
設けられて、当該断熱蓋１２の周辺部にパッキン１３が
配設されている。これにより、断熱蓋１２を閉じた際に
蓄熱材２１が零れたりしないようになっている。

【００２１】蓄熱部２０は、冷熱又は温熱を蓄熱する上
述した蓄熱材２１、該蓄熱材２１での蓄熱が効率的に行
われるようにベース部２２に複数のフィン２３が立設さ
れてなる蓄熱側ヒートシンク２４等により構成されて、
蓄熱材２１はフィン２３の間に貯留され又は挿入される
ようになっている。

【００２２】なお、蓄熱材２１としては、冷熱を蓄熱す
る際には水又はグリセリン水和物が好ましく、温熱を蓄
熱する際にはパラフィン系のスクアラン水和物又は酢酸
ナトリウム水和物が好ましい。ここで水和物とは、水分
を含んでいるものをいう。

【００２３】フィン２３の付根部分には、熱搬送媒体の
循環路をなす流路４が形成されている。

【００２４】なお、蓄熱側ヒートシンク２４の形状は、
図３に示すように種々の構成が考えられる。

【００２５】図３（ａ）は、フィン２３の付根部分に熱
搬送媒体流路４を形成した場合を示している。図３
（ｂ）はフィン２３の上下にベース部２２を設けて、そ
れぞれのベース部２２に熱搬送媒体流路４を形成した場
合を示している。

【００２６】また、図３（ｃ）はフィン２３の上下にベ
ース部２２を設けて、電子温冷素子３１が接する側のベ
ース部２２の厚みを薄くすると共に、他方のベース部２
２に熱搬送媒体流路４を形成した場合を示している。な
お、電子温冷素子３１が接する側のベース部２２は、図
３（ｃ）においては下側に位置するベース部２２であ
る。

【００２７】これら各蓄熱側ヒートシンク２４に共通す
る大きな特徴は、フィン２３の付根部分に熱搬送媒体流
路４が形成されている点である。

【００２８】このように、熱搬送媒体流路４をフィン２
３の付根部分に形成するのは、熱搬送媒体と蓄熱材２１
との熱交換効率を向上させて蓄熱効率を高めるためで、
このため熱伝導パスを短くし、またフィン２３と蓄熱材
２１との熱接触面積を大きくしている。

【００２９】このような観点から、図３（ａ）ではフィ
ン２３の断面形状を台形形状（長方形、三角形及びその
類似形状を含む）にしたり、図３（ｂ）、図３（ｃ）で
は上下にベース部２２を設けている。

【００３０】なお、蓄熱側ヒートシンク２４のベース部
２２には、電子温冷素子３１が熱接触して設けられ、当
該電子温冷素子３１を介して吸熱又は放熱が行われるた
め、この電子温冷素子３１が接するベース部２２の厚み
も薄いことが望まれる。そこで、図３（ｃ）では電子温
冷素子３１が接する側のベース部２２の厚みを薄くして
いる。

【００３１】無論、フィン２３の熱伝導度が高いことも
熱搬送媒体と蓄熱材２１との熱交換効率を向上させるた
めに重要である。このため、蓄熱側ヒートシンク２４及
び後述する熱源側ヒートシンク３２は、アルミニューム
等の熱伝導度が高い部材を材料として形成し、かつ、押
出成型することにより部材コストの抑制を図っている。

【００３２】熱移送部３０は、一方の面に蓄熱側ヒート
シンク２４が熱接触して設けられて所定方向の熱流を発
生させる電子温冷素子３１、該電子温冷素子３１の他方
の面に熱接触して設けられて当該電子温冷素子３１を介
して蓄熱材２１と効率的に熱交換できるようにする熱源
側ヒートシンク３２等を有し、この熱源側ヒートシンク
３２にも熱搬送媒体の流路４が形成されている。

【００３３】電子温冷素子３１は、蓄熱側ヒートシンク
２４と熱源側ヒートシンク３２とにより熱接触を保って
挟持されて、この電子温冷素子３１に流す電流の向によ
り吸熱面と放熱面との位置が入れ替って、熱流の方向が
変化する。なお、熱流とは吸熱面から放熱面に熱が伝導
する際の熱の流れを言う。

【００３４】例えば、図１で蓄熱側ヒートシンク２４と
接する面をＡ面とし、熱源側ヒートシンク３２と接する
面をＢ面として、電子温冷素子３１に電流を流すとＡ面
が吸熱面となり、Ｂ面が放熱面となる。

【００３５】従って、この場合は蓄熱材２１の熱がＡ面
から吸収されＢ面から熱源側ヒートシンク３２を介して
熱搬送媒体に放出されて、当該蓄熱材２１は熱を失い冷
却される。即ち、蓄熱材２１に冷熱が蓄熱される。

【００３６】一方、電流の向を逆にすると熱源側ヒート
シンク３２を介して熱搬送媒体の熱がＢ面を介して吸収
され、Ａ面から蓄熱側ヒートシンク２４を介して蓄熱材
２１に放熱されて、当該蓄熱材２１が加温されるように
なる。即ち、蓄熱材２１に温熱が蓄熱される。

【００３７】熱交換部４０は、熱搬送媒体と車内空気等
とを熱交換させる熱交換器４１、該熱交換器４１に車内
空気を送風する送風機４２等を有している。

【００３８】循環路切換部５０は、熱搬送媒体が蓄熱部
２０と熱交換部４０との間を循環するか、熱移送部３０
と熱交換部４０との間を循環するかを切替える切換弁５
１、熱搬送媒体を循環させるポンプ５２等を有してい
る。

【００３９】なお、図２では切換弁５１を２つ設けた場
合を示しているが、１つであっても熱搬送媒体の循環路
を切替えることができることは言うまでもない。

【００４０】図２における実線矢印は、蓄熱材２１に冷
熱又は温熱を蓄熱する際の熱搬送媒体の流れを示し、点
線矢印は蓄熱材２１に蓄熱した冷熱又は温熱を取出す際
の熱搬送媒体の流れを示している。

【００４１】次に、このような構成の蓄熱装置２の運転
方法を説明する。先ず、当該蓄熱装置２を長距離トラッ
ク等に設置する。

【００４２】本発明にかかる蓄熱装置２は、電子温冷素
子３１や送風機４２等に電源を供給するだけで動作させ
ることができるので、既存の空気調和機と接続する必要
がない。従って、利用者が自分で容易に設置できる利点
がある。

【００４３】蓄熱装置２の設置が完了すると、当該蓄熱
装置２に蓄熱材２１を貯留又は挿入する。この蓄熱材２
１としては、上述したように種々のものが考えられる
が、ここでは冷熱を蓄熱して冷房運転するためにグリセ
リン水和物を用い、温熱を蓄熱して暖房運転するために
スクアラン水和物を用いるとする。

【００４４】この蓄熱材２１の貯留は、断熱蓋１２を開
けて、フィン２３間に流し込むことにより行い、又は蓄
熱材２１を容器に封入してフィン２３間に挿入する。な
お、断熱蓋１２にはパッキン１３が設けられて走行中に
貯留された蓄熱材２１が零れたりしないようになってい
る。

【００４５】そして、ポンプ５２及び送風機４２を動作
させ、また電子温冷素子３１に電流を流して蓄熱材２１
に冷熱又は温熱を蓄熱する。

【００４６】例えば、蓄熱材２１に冷熱を蓄熱する場合
には、電子温冷素子３１が蓄熱側ヒートシンク２４を介
して蓄熱材２１の熱を吸熱し、その熱を熱源側ヒートシ
ンク３２を介して熱搬送媒体に放熱するように電流を流
す。

【００４７】これにより、蓄熱材２１の熱が熱搬送媒体
に放熱されて、当該熱搬送媒体の温度が上がる。この熱
搬送媒体は、熱交換器４１を循環しているので、当該熱
交換器４１で車内空気と熱交換する。

【００４８】このとき、車内は既存の空気調和機により
冷房されて温度が低くなっているので、熱搬送媒体は効
率的に熱交換（放熱）できるようになり、蓄熱材２１の
熱を効率的に奪うことが可能になる。即ち、効率的に冷
熱を蓄冷することができるようになる。

【００４９】特に、グリセリン水和物は、５〜１０℃で
凝固するので、短時間で容易に凝固させることができる
ようになる。

【００５０】一方、このようにして蓄熱した冷熱を利用
して冷房運転する場合には切換弁５１を切換えて、図２
に示すように熱搬送媒体を点線矢印の方向に流動させて
蓄熱側ヒートシンク２４に循環するようにする。

【００５１】これにより、熱搬送媒体は蓄熱側ヒートシ
ンク２４を介して蓄熱材２１により冷却されて温度が下
がり、その熱搬送媒体が熱交換器４１で車内空気と熱交
換することにより、車内が冷房される。

【００５２】また、蓄熱材２１に温熱を蓄熱する場合に
は、電子温冷素子３１に通電する電流の向きを逆にす
る。これにより、熱源側ヒートシンク３２を介して熱搬
送媒体の熱が吸熱され、その熱が蓄熱側ヒートシンク２
４を介して蓄熱材２１に放熱される。

【００５３】このとき、熱搬送媒体は熱を奪われるので
温度が下がるが、車内は既存の空気調和機により暖房さ
れているので、熱交換器４１で効率的に車内空気と熱交
換（吸熱）できて、温熱の蓄熱効率を高めることができ
るようになっている。

【００５４】一方、このようにして蓄熱した温熱を利用
して暖房運転する場合には切換弁５１を切換えて、図２
に示すように熱搬送媒体を点線矢印の方向に流動させ蓄
熱側ヒートシンク２４に循環するようにする。

【００５５】これにより蓄熱材２１により暖められてた
熱搬送媒体は、熱交換器４１で車内空気と熱交換して暖
房を行うことが可能になる。

【００５６】なお、上記説明では、熱交換器４１が熱交
換する空気を車内空気としたが、車外空気と熱交換して
も良いことは言うまでもない。

【００５７】また、上記説明では当該蓄熱装置２を長距
離トラック等に搭載して仮眠時等のエンジンが停止して
いるときに冷暖房が行えるようにした場合を例に説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、蓄熱し
た熱を冷暖房以外の熱源（例えば、冷凍車等において停
車中における冷熱源等）に利用しても良い。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１にかかる発
明によれば、熱交換部、蓄熱材を貯留する蓄熱側ヒート
シンクを備えた蓄熱部、熱を所定方向に移動させる熱移
送部、熱交換部等を配管により接続して独立した蓄冷装
置を構成すると共に、配管途中に熱搬送媒体の循環路を
切替える循環路切換部を設けたので、既存設備に関係な
く容易に当該蓄冷装置が増設できるようになると共に、
効率的に冷熱又は温熱が蓄熱でき、かつ、利用できるよ
うになる。

【００５９】請求項２にかかる発明によれば、蓄熱部を
熱搬送媒体の流路が形成されたベース部及び該ベース部
に複数立設されたフィンとにより形成され、かつ、当該
フィンの付根部分に流路が設けられた蓄熱側ヒートシン
クと、フィン間に貯留されて冷熱又は温熱のうち少なく
とも一方を蓄熱する蓄熱材とにより構成したので、簡単
な構成で効率的に蓄熱及びその熱の利用を行うことがで
きるようになる。

【００６０】請求項３にかかる発明によれば、熱移送部
を熱搬送媒体の流路が形成された熱源側ヒートシンク
と、電子温冷素子とにより構成して、蓄熱材に冷熱を蓄
熱する際には、蓄熱材の熱を蓄熱側ヒートシンクを介し
て吸収し、この熱を熱源側ヒートシンクを介して熱搬送
媒体に移動させ、また蓄熱材に温熱を蓄熱する際には、
熱搬送媒体の熱を熱源側ヒートシンクを介して吸収し、
この熱を蓄熱側ヒートシンクを介して蓄熱材に移動させ
るようにしたので、簡単な構成で効率的に蓄熱でき、か
つ、その熱が利用できるようになる。

【００６１】請求項４にかかる発明によれば、熱交換部
を送風機と熱搬送媒体が循環する熱交換器とにより構成
して、少なくとも車内等の利用空間を空調する際には、
送風機が当該利用空間の空気を熱交換器に送風して熱搬
送媒体と利用空間の空気とを熱交換して、車両等がエン
ジンを停止しているときでも冷暖房が行えるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明に適用される蓄熱装
置の断面図である。

【図２】回路図である。

【図３】蓄熱側ヒートシンクの構成を示す図である。

【符号の説明】

２ 蓄熱装置 ３ 配管 ４ 熱搬送媒体流路 ２０ 蓄熱部 ２１ 蓄熱材 ２２ ベース部 ２３ フィン ２４ 蓄熱側ヒートシンク ３０ 熱移送部 ３１ 電子温冷素子 ３２ 熱源側ヒートシンク ４０ 熱交換部 ４１ 熱交換器 ４２ 送風機 ５０ 循環路切換部 ５１ 切換弁 ５２ ポンプ

フロントページの続き (72)発明者 久保田 順一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L054 BG10 BH07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱搬送媒体と機外空気とを熱交換させる
   熱交換部と、 該熱交換部と配管により環状に接続されて、冷熱又は温
   熱のうち少なくとも一方を蓄熱する蓄熱材を備えた蓄熱
   部と、 前記熱交換部に前記蓄熱部と並列接続されると共に、前
   記蓄熱部と熱接触して設けられて、前記蓄熱材との間で
   熱を移動させて蓄熱させる熱移送部と、 該熱移送部と前記蓄熱部との並列接続点位置に設けられ
   て、前記蓄熱部に冷熱又は温熱を蓄熱する際には、前記
   熱搬送媒体が前記熱交換部と前記熱移送部との間を循環
   するように循環路を切換えて、該熱移送部により前記熱
   搬送媒体と前記蓄熱部とを熱交換させて該蓄熱部に蓄熱
   させ、また前記蓄熱部に蓄熱した冷熱又は温熱を利用す
   る際には、前記熱搬送媒体が前記熱交換部と前記蓄熱部
   との間を循環するように循環路を切換えて、前記蓄熱部
   に蓄熱した熱により冷却又は加熱された熱搬送媒体が前
   記熱交換部で機外空気と熱交換できるようにする循環路
   切換部とを有することを特徴とする蓄熱装置。
2. 【請求項２】 前記蓄熱部は、前記熱搬送媒体の流路が
   形成されたベース部及び該ベース部に複数立設されたフ
   ィンとにより形成され、かつ、当該フィンの付根部分に
   前記流路が設けられた蓄熱側ヒートシンクと、 前記フィン間に貯留されて冷熱又は温熱のうち少なくと
   も一方を蓄熱する蓄熱材とを有することを特徴とする請
   求項１記載の蓄熱装置。
3. 【請求項３】 前記熱移送部は、前記熱搬送媒体の流路
   が形成された熱源側ヒートシンクと、 該熱源側ヒートシンクと前記蓄熱側ヒートシンクとの間
   に熱接触して設けられて、前記蓄熱材に冷熱を蓄熱する
   際には、前記蓄熱材の熱を前記蓄熱側ヒートシンクを介
   して吸収し、この熱を前記熱源側ヒートシンクを介して
   前記熱搬送媒体に移動させて放熱し、また前記蓄熱材に
   温熱を蓄熱する際には、前記熱搬送媒体の熱を前記熱源
   側ヒートシンクを介して吸収し、この熱を前記蓄熱側ヒ
   ートシンクを介して前記蓄熱材に移動させる電子温冷素
   子とを有することを特徴とする請求項２記載の蓄熱装
   置。
4. 【請求項４】 前記熱交換部が、送風機と前記熱搬送媒
   体が循環する熱交換器とを有し、少なくとも車内等の利
   用空間を空調する際には、前記送風機が当該利用空間の
   空気を前記熱交換器に送風して前記熱搬送媒体と利用空
   間の空気とを熱交換して空気調和することを特徴とする
   請求項１乃至３いずれか１項記載の蓄熱装置。